KR20230132791A - Membrane attachment technology - Google Patents

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KR20230132791A
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잉게 젤크렘
마틴 술
오이스타인 로스네스
스티그 베문트 그라바그
토마스 라인넛센
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하이드로젠 멤-테크 에이에스
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Abstract

기판에 멤브레인을 고정하는 방법으로서, 상기 방법은 기판의 표면 상에 금속층을 증착하는 단계; 및 상기 증착된 금속층에 금속 멤브레인을 본딩하는 본딩 공정을 수행하는 단계를 포함하는, 방법을 개시한다.1. A method of securing a membrane to a substrate, the method comprising: depositing a metal layer on the surface of the substrate; and performing a bonding process to bond a metal membrane to the deposited metal layer.

Description

멤브레인 부착 기술Membrane attachment technology

본 발명의 분야는 멤브레인 배열체(membrane arrangement)의 제공에 관한 것이다. 양태는 기판(substrate)에 금속 멤브레인을 고정하기 위한 개선된 기술을 제공한다.The field of the invention relates to the provision of membrane arrangements. Aspects provide improved techniques for securing a metal membrane to a substrate.

수소는 에너지원으로 점점 더 많이 사용되고 있다. 수소의 장점은 수소가 연소하여 물을 생성한다는 점에서 깨끗한 연료라는 것이다. 연소되는 연료로서 수소를 사용할 수 있는 응용 분야는 선박 동력 공급 및 가정용 가스 공급을 포함한다. 수소는 또한 기존 배터리에 대한 환경 친화적인 대안으로서 연료 셀에서 사용될 수 있다. Hydrogen is increasingly used as an energy source. The advantage of hydrogen is that it is a clean fuel in that it burns to produce water. Applications where hydrogen can be used as a combustible fuel include powering ships and providing domestic gas. Hydrogen can also be used in fuel cells as an environmentally friendly alternative to conventional batteries.

수소 생산의 효율적인 형태는 합성 가스(syngas)로부터의 생산이다. 합성 가스는 천연가스를 개질하여 생산될 수 있다. 합성 가스는 주로 일산화탄소 및/또는 이산화탄소, 및 수소를 포함하는 가스 혼합물이다. 합성 가스는 또한 일정량의 이산화탄소, 및 메탄과 같은 다른 가스를 포함할 수 있다. 가스 혼합물 중의 수소의 농도를 증가시키기 위해 수성 가스 전환 반응(water gas shift reaction)이 합성 가스에서 수행될 수 있다. 실질적으로 순수한 수소를 생성하기 위해, 가스 혼합물 중의 다른 가스로부터 수소를 분리해야 한다. An efficient form of hydrogen production is production from syngas. Synthetic gas can be produced by reforming natural gas. Syngas is a gas mixture containing primarily carbon monoxide and/or carbon dioxide, and hydrogen. Syngas may also contain amounts of other gases, such as carbon dioxide and methane. A water gas shift reaction can be performed on the synthesis gas to increase the concentration of hydrogen in the gas mixture. To produce substantially pure hydrogen, the hydrogen must be separated from other gases in the gas mixture.

다른 가스로부터 수소를 분리하는 공지된 기술은 팔라듐 합금 멤브레인을 사용하는 것이다. 가스 혼합물은 멤브레인이 파이프 벽인 파이프를 통과한다. 수소는 멤브레인을 통해 확산되고 그에 따라 멤브레인을 통과할 수 없는 가스 혼합물 중의 다른 가스로부터 분리된다. A known technique for separating hydrogen from other gases is to use palladium alloy membranes. The gas mixture passes through a pipe where the membrane is the pipe wall. Hydrogen diffuses through the membrane and is thereby separated from other gases in the gas mixture that cannot pass through the membrane.

공지된 수소 분리기(separator)에서 멤브레인 두께는 일반적으로 100 마이크로미터 정도이다. 수소가 멤브레인을 통과할 수 있는 속도는 멤브레인 두께에 반비례하고 멤브레인 표면적에 비례한다. 이러한 멤브레인에 의한 수소의 분리는 큰 멤브레인의 두께로 인해 느리다. 또한, 팔라듐은 고가이기 때문에 구현 비용이 높다. In known hydrogen separators the membrane thickness is generally on the order of 100 micrometers. The rate at which hydrogen can pass through the membrane is inversely proportional to the membrane thickness and proportional to the membrane surface area. Separation of hydrogen by these membranes is slow due to the large membrane thickness. Additionally, palladium is expensive, so implementation costs are high.

공지된 가스 분리 장치, 특히 공지된 멤브레인 부착 기술을 개선하기 위한 일반적인 요구가 있다.There is a general need to improve known gas separation devices, especially known membrane attachment technologies.

본 발명의 요약SUMMARY OF THE INVENTION

본 발명의 제1측면에 따르면, 기판에 멤브레인을 고정하는 방법을 제공하고, 상기 방법은 기판의 표면 상에 금속층을 증착하는(depositing) 단계; 및 증착된 금속층 상에 금속 멤브레인을 본딩(bonding)하는 본딩 공정을 수행하는 단계를 포함한다.According to a first aspect of the invention, there is provided a method of securing a membrane to a substrate, the method comprising: depositing a metal layer on the surface of the substrate; and performing a bonding process to bond the metal membrane on the deposited metal layer.

바람직하게는, 증착된 금속층은 은, 팔라듐, 니켈 및/또는 구리를 포함한다.Preferably, the deposited metal layer includes silver, palladium, nickel and/or copper.

바람직하게는, 증착된 금속층은 0.01 내지 1 마이크로미터, 바람직하게는 0.01 내지 0.50 마이크로미터, 보다 바람직하게는 약 0.1 마이크로미터 또는 약 0.5 마이크로미터의 두께를 갖는다.Preferably, the deposited metal layer has a thickness of 0.01 to 1 micrometer, preferably 0.01 to 0.50 micrometer, more preferably about 0.1 micrometer or about 0.5 micrometer.

바람직하게는, 금속 멤브레인은 팔라듐 및/또는 팔라듐 합금을 포함한다.Preferably, the metal membrane comprises palladium and/or a palladium alloy.

바람직하게는, 금속층을 증착하는 단계는 스퍼터링(sputtering) 공정을 수행하는 단계를 포함한다.Preferably, depositing the metal layer includes performing a sputtering process.

바람직하게는, 본딩 공정은 약 1분 내지 약 350시간, 바람직하게는 약 10분 내지 약 24시간, 보다 바람직하게는 약 1시간 내지 약 12시간 동안 지속되어, 본딩 공정이 약 1시간, 보다 바람직하게는 약 6시간 내지 약 8시간동안 지속될 수 있도록 한다.Preferably, the bonding process lasts from about 1 minute to about 350 hours, preferably from about 10 minutes to about 24 hours, more preferably from about 1 hour to about 12 hours, so that the bonding process lasts about 1 hour, more preferably. Typically, it should last for about 6 to 8 hours.

바람직하게는, 본딩 공정은 밀폐된 환경에서 열과 압력을 가하는 단계를 포함한다. Preferably, the bonding process includes applying heat and pressure in a closed environment.

바람직하게는, 본딩 공정에서 가해지는 압력은 1 내지 30 barg, 바람직하게는 5 내지 20 barg, 보다 바람직하게는 5 barg인 것이다.Preferably, the pressure applied in the bonding process is 1 to 30 barg, preferably 5 to 20 barg, and more preferably 5 barg.

바람직하게는, 가해지는 압력은 가스 압력이다.Preferably, the applied pressure is gas pressure.

바람직하게는, 가해지는 압력은 기계적으로 가해지는 압력이다.Preferably, the applied pressure is a mechanically applied pressure.

바람직하게는, 밀폐된 환경은 수소 가스를 포함한다.Preferably, the sealed environment contains hydrogen gas.

바람직하게는, 밀폐된 환경은 10 내지 80 부피%의 수소 가스, 바람직하게는 20 내지 70 부피%의 수소 가스, 보다 바람직하게는 40 부피%의 수소 가스를 포함한다. Preferably, the sealed environment contains 10 to 80% by volume of hydrogen gas, preferably 20 to 70% by volume of hydrogen gas, more preferably 40% by volume.

바람직하게는, 밀폐된 환경은 실질적으로 질소 가스와 같은 불활성 가스만을 포함한다.Preferably, the sealed environment contains substantially only inert gases, such as nitrogen gas.

바람직하게는, 증착된 금속층은 팔라듐을 포함하고; 본딩 공정에서 가해지는 온도는 200℃내지 500℃, 바람직하게는 400℃내지 450℃이다. Preferably, the deposited metal layer comprises palladium; The temperature applied in the bonding process is 200°C to 500°C, preferably 400°C to 450°C.

바람직하게는, 증착된 금속층은 구리, 은 또는 니켈을 포함하고; 본딩 공정에서 가해지는 온도는 350℃내지 450℃, 바람직하게는 약 440℃이다.Preferably, the deposited metal layer comprises copper, silver or nickel; The temperature applied in the bonding process is 350°C to 450°C, preferably about 440°C.

바람직하게는, 금속 멤브레인은 팔라듐 이외의 다른 금속을 하나 이상 포함한다.Preferably, the metal membrane includes one or more metals other than palladium.

바람직하게는, 금속 멤브레인은 은을 포함하고; 바람직하게는, 금속 멤브레인은 15 중량% 내지 40 증량%이 은이고 실질적으로 금속 멤브레인의 나머지는 팔라듐이며; 보다 바람직하게는, 금속 멤브레인은 약 77 중량%의 팔라듐 및 약 23 중량%의 은이다.Preferably, the metal membrane comprises silver; Preferably, the metal membrane is 15% to 40% by weight silver and substantially the remainder of the metal membrane is palladium; More preferably, the metal membrane is about 77% palladium and about 23% silver by weight.

바람직하게는, 금속 멤브레인의 두께는 10 마이크로미터 미만, 바람직하게는 0.2 내지 5 마이크로미터, 보다 바람직하게는 1 내지 4 마이크로미터이다.Preferably, the thickness of the metal membrane is less than 10 micrometers, preferably 0.2 to 5 micrometers, more preferably 1 to 4 micrometers.

본 발명의 제2 측면에 따르면, 기판에 고정된 금속 멤브레인을 포함하는 멤브레인 배열체가 제공되며, 이때 멤브레인 배열체는 제1 측면의 방법에 따라 제조된다.According to a second aspect of the invention, there is provided a membrane arrangement comprising a metal membrane secured to a substrate, wherein the membrane arrangement is manufactured according to the method of the first aspect.

바람직하게는, 멤브레인 배열체는 가스 분리 장치 내에서 하나 이상의 다른 가스로부터 제1 가스를 분리하기 위한 것이다.Preferably, the membrane arrangement is for separating the first gas from one or more other gases in the gas separation device.

바람직하게는, 제1 가스는 수소이고 하나 이상의 다른 가스는 질소, 메탄, 일산화탄소 및/또는 이산화탄소를 포함한다.Preferably, the first gas is hydrogen and one or more other gases include nitrogen, methane, carbon monoxide and/or carbon dioxide.

본 발명의 제3 측면에 따르면, 분리 장치 내에서 하나 이상의 다른 가스로부터 제1 가스를 분리하기 위한 가스 분리부(gas separation section)가 제공되며, 가스 분리부는: 실질적으로 평면인, 제2 측면에 따른 제1 멤브레인 배열체; 실질적으로 평면인, 제2 측면에 따른 제2 멤브레인 배열체를 포함하고; 제1 멤브레인 배열체의 기판은 제1 표면 및 제2 표면을 갖고, 이때 제2 표면은 제1 멤브레인 배열체의 기판의 제1 표면보다 제1 멤브레인 배열체의 기판의 반대쪽에 있고; 제2 멤브레인 배열체의 기판은 제1 표면 및 제2 표면을 갖고, 이때 제2 표면은 제2 멤브레인 배열체의 기판의 제1 표면 보다 제2 멤브레인 배열체의 기판의 반대쪽에 있으며; 가스 분리부는 제1 멤브레인 배열체의 기판의 제2 표면과 제2 멤브레인 배열체의 기판의 제2 표면 사이에 배열된 메쉬(mesh);를 포함하고 이때; 제1 멤브레인 배열체의 멤브레인은 제1 멤브레인 배열체의 제1 표면에 고정되고;제2 멤브레인 배열체의 멤브레인은 제2 멤브레인 배열체의 기판의 제1 표면에 고정된다.According to a third aspect of the invention, there is provided a gas separation section for separating a first gas from one or more other gases in the separation device, the gas separation section having: a substantially planar second side; a first membrane arrangement according to; comprising a second membrane arrangement along the second side that is substantially planar; The substrate of the first membrane arrangement has a first surface and a second surface, the second surface being opposite the substrate of the first membrane arrangement than the first surface of the substrate of the first membrane arrangement; The substrate of the second membrane arrangement has a first surface and a second surface, the second surface being opposite the substrate of the second membrane arrangement than the first surface of the substrate of the second membrane arrangement; The gas separation portion includes a mesh arranged between the second surface of the substrate of the first membrane arrangement and the second surface of the substrate of the second membrane arrangement; The membrane of the first membrane arrangement is secured to the first surface of the first membrane arrangement; the membrane of the second membrane arrangement is secured to the first surface of the substrate of the second membrane arrangement.

본 발명의 제4 측면에 따르면, 하나 이상의 다른 가스로부터 제1 가스를 분리하기 위한 분리 장치가 제공되며, 이때 분리 장치는: 제1 가스 및 하나 이상의 다른 가스를 포함하는 가스 혼합물을 수용하기 위한 유입구(inlet); 제3 측면에 따른 복수의 가스 분리부들로서, 복수의 가스 분리부들은 스택(stack)으로 배열된, 복수의 가스 분리부들; 하나 이상의 가스 분리부들 내에서 멤브레인들 중 하나 이상을 통과한 제1 가스를 배출(output)하도록 배열된 제1 유출구(outlet); 및 하나 이상의 가스 분리부들 내에서 멤브레인들 중 하나 이상을 통과하지 않은 적어도 하나 이상의 다른 가스를 배출하도록 배열된 제2 유출구를 포함한다.According to a fourth aspect of the invention, there is provided a separation device for separating a first gas from one or more other gases, the separation device comprising: an inlet for receiving a gas mixture comprising the first gas and the one or more other gases. (inlet); A plurality of gas separation units according to a third aspect, comprising: a plurality of gas separation units arranged in a stack; a first outlet arranged to output a first gas that has passed through one or more of the membranes within the one or more gas separators; and a second outlet arranged to exhaust at least one other gas that has not passed through one or more of the membranes within the one or more gas separators.

본 발명의 제5 측면에 따르면, 제1 가스 및 하나 이상의 다른 가스를 포함하는 가스 혼합물로부터 제1 가스를 분리하는 방법이 제공되며, 이때 방법은 제4 측면에 따른 분리 장치에 가스 혼합물을 공급하는 단계; 분리 장치로부터 실질적으로 제1 가스만을 포함하는 제1 가스 흐름을 수용하는 단계; 및 분리 장치로부터 제1 가스 이외의 다른 가스를 적어도 하나 이상 포함하는 제2 가스 흐름을 수용하는 단계를 포함한다.According to a fifth aspect of the invention, there is provided a method for separating a first gas from a gas mixture comprising the first gas and at least one other gas, the method comprising supplying the gas mixture to the separation device according to the fourth aspect. step; receiving a first gas stream comprising substantially only a first gas from the separation device; and receiving a second gas flow comprising at least one gas other than the first gas from the separation device.

본 명세서에 포함되고 설명의 일부를 형성하는 첨부 도면은, 본 발명의 양태를 예시하고 본 발명의 양태의 일부 측면을 명확히 하도록 하며, 관련 기술(들)의 당업자가 본 발명의 양태를 만들고 사용할 수 있게 한다.
도 1a, 도 1b 및 도 1c는 양태에 따라 멤브레인을 기판에 고정하기 위한 공정의 단계를 도시하고;
도 2는 양태에 따른 멤브레인 배열체를 도시하고;
도 3은 양태에 따른 멤브레인 배열체를 포함할 수 있는 분리 장치의 일부 구성요소의 단면도이고;
도 4a 및 도 4b는 양태에 따른 멤브레인 배열체를 포함할 수 있는 가스 분리부를 도시하고;
도 4c는 양태에 따른 멤브레인 배열체를 포함할 수 있는 가스 분리부의 스택을 도시하고;
도 5는 양태에 따른 멤브레인 배열체를 포함할 수 있는 분리 장치의 일부를 도시하고;
도 6은 양태에 따른 방법의 흐름도이다.
The accompanying drawings, which are incorporated into this specification and form part of the description, illustrate aspects of the invention and serve to clarify some aspects of the invention and to enable those skilled in the art(s) to make and use aspects of the invention. let it be
1A, 1B and 1C illustrate steps in a process for securing a membrane to a substrate according to embodiments;
Figure 2 shows a membrane arrangement according to an embodiment;
3 is a cross-sectional view of some components of a separation device that may include a membrane arrangement according to an embodiment;
4A and 4B illustrate gas separation that may include a membrane arrangement according to embodiments;
4C shows a stack of gas separation units that may include a membrane arrangement according to an embodiment;
5 shows a portion of a separation device that may include a membrane arrangement according to an embodiment;
6 is a flow diagram of a method according to an aspect.

전체 내용이 참조로 본 명세서에 포함되는 WO 2020/012018 A1에는 멤브레인 두께가 얇으면서 큰 멤브레인 표면적을 유리하게 제공하는 가스 분리 장치를 개시한다. 가스 분리 장치는 수소 분리를 위하여 복수의 멤브레인들이 각각의 복수의 기판들에 부착된다. 그러나, 얇은 멤브레인을 기판에 부착하는 것은 많은 기술적 과제를 제공한다. 얇은 멤브레인을 기판에 부착하기 위해 공지된 기술을 사용하는 경우, 겪을 수 있는 문제는 예를 들어 멤브레인의 누출 및/또는 분리를 포함한다. 이러한 문제는 가스 분리 장치의 제조 비용 및 신뢰성을 증가시킨다. WO 2020/012018 A1, the entire content of which is incorporated herein by reference, discloses a gas separation device that advantageously provides a large membrane surface area with a low membrane thickness. In a gas separation device, a plurality of membranes are attached to each of a plurality of substrates to separate hydrogen. However, attaching thin membranes to substrates presents many technical challenges. When using known techniques for attaching thin membranes to substrates, problems that may be encountered include, for example, leakage and/or separation of the membrane. These problems increase the manufacturing cost and reliability of the gas separation device.

양태는 멤브레인을 기판에 고정하기 위한 개선된 기술을 제공한다. 양태는 기판에 얇은 멤브레인을 부착하는데 특히 적합하다. 양태의 바람직한 적용은 WO 2020/012018 A1에 개시된 바와 같이 가스 분리 장치에서 사용하기 위한 멤브레인 배열체의 구성에 있다. Aspects provide improved techniques for securing a membrane to a substrate. This aspect is particularly suitable for attaching thin membranes to substrates. A preferred application of the embodiment is in the construction of a membrane arrangement for use in a gas separation device as disclosed in WO 2020/012018 A1.

도 1a, 도 1b 및 도 1c는 양태에 따른 멤브레인 부착 기술의 단계를 보여준다. 1A, 1B, and 1C show steps in a membrane attachment technique according to embodiments.

양태에 따른 멤브레인 부착 기술은 얇은 멤브레인(103)일 수 있는 멤브레인(103)을 기판(101)에 부착하는 것을 가능하게 한다. 공지된 기술에 비하여 양태의 이점은, 기판(101)에 대한 멤브레인(103)의 보다 안전한 부착, 부착된 멤브레인 주위의 가스 누출 위험의 감소, 기판(101)으로부터 멤브레인(103)이 분리될 낮은 위험성, 및 멤브레인 수명 증가 중 하나 이상을 포함한다. The membrane attachment technique according to the embodiment makes it possible to attach a membrane 103 , which may be a thin membrane 103 , to a substrate 101 . Advantages of the embodiment over known techniques include more secure attachment of the membrane 103 to the substrate 101, reduced risk of gas leakage around the attached membrane, and lower risk of separation of the membrane 103 from the substrate 101. , and increasing membrane life.

멤브레인(103)은 팔라듐 멤브레인일 수 있다. 도 1a는 팔라듐 멤브레인(103)이 고정될 기판(101)을 도시한다. 기판(101)은 금속, 세라믹, 폴리머 또는 이들의 조합으로 만들어질 수 있다. 바람직하게는, 기판(101)은 소결판(sintered plate)이다. 바람직하게는, 기판(101)은 AISI316L로 제조된다.Membrane 103 may be a palladium membrane. Figure 1a shows the substrate 101 on which the palladium membrane 103 is to be fixed. The substrate 101 may be made of metal, ceramic, polymer, or a combination thereof. Preferably, the substrate 101 is a sintered plate. Preferably, the substrate 101 is made of AISI316L.

양태들에 따른 기판(101)은 수소가 통과할 수 있는 성질을 가질 수 있다. 기판(101)은 다공성 물질, 또는 고체 확산때문에 수소에 의해 투과되는 물질(예를 들어, 전자 및 산소 이온 전도성 및/또는 양성자 전도성 세라믹스 또는 IVB 및 VB 족의 금속의 혼합된 전도체), 또는 이들의 층상 조합일 수 있다. The substrate 101 according to aspects may have properties that allow hydrogen to pass through. The substrate 101 is a porous material, or a material permeable to hydrogen due to solid diffusion (e.g. electron and oxygen ion conducting and/or proton conducting ceramics or mixed conductors of metals of groups IVB and VB), or a material thereof. It may be a layered combination.

발명가들은 팔라듐이 물질 성질로서, 다른 물질뿐만 아니라 그 자체로 성장할 수 있는 잠재력을 가지고 있음을 깨달았다. 이것은 기판(101)에 대한 팔라듐 멤브레인(103)의 부착을 개선하기 위한 양태들에서 이용된다. Inventors realized that palladium, as a material property, had the potential to grow on its own as well as other materials. This is used in aspects to improve the adhesion of the palladium membrane 103 to the substrate 101.

도 1b에서, 팔라듐을 포함할 수 있는 매우 얇은 금속층(102)이 먼저 기판(101)의 표면 상에 증착된다. 금속층(102)은 스퍼터링 증착을 통해 기판 상에 증착될 수 있다. 스퍼터링 증착 공정은 실질적인 진공에서 수행될 수 있다. 대안적으로 금속층(102)은 임의의 다른 공지된 증착 기술에 의해 기판 상에 증착될 수 있다. In Figure 1B, a very thin metal layer 102, which may include palladium, is first deposited on the surface of the substrate 101. The metal layer 102 may be deposited on the substrate through sputtering deposition. The sputtering deposition process can be performed in a practical vacuum. Alternatively, metal layer 102 may be deposited on the substrate by any other known deposition technique.

증착된 금속층(102)의 효과는 기판(101)의 표면 상의 표면 피크(peak)가 증착된 금속으로 덮이는 것일 수 있으며, 본 양태에서는 팔라듐을 포함한다. 증착되는 금속의 양은 실질적으로 표면 피크를 덮는 데 필요한 양일 수 있다. 표면 피크를 덮는 금속층(102)은 예를 들어 0.01 내지 1 마이크로미터, 보다 바람직하게는 0.03 내지 0.3 마이크로미터, 보다 바람직하게는 0.1 내지 0.25 마이크로미터의 두께를 가질 수 있고, 보다 바람직하게는 두께는 약 0.1 마이크로미터이다. The effect of the deposited metal layer 102 may be that the surface peaks on the surface of the substrate 101 are covered with the deposited metal, in this embodiment comprising palladium. The amount of metal deposited may be the amount necessary to substantially cover the surface peaks. The metal layer 102 covering the surface peak may have a thickness of, for example, 0.01 to 1 micrometer, more preferably 0.03 to 0.3 micrometer, more preferably 0.1 to 0.25 micrometer, and more preferably has a thickness of It's about 0.1 micrometer.

도 1c에서, 팔라듐 멤브레인(103)은 증착된 금속층(102) 상에 배치되고 팔라듐 멤브레인(103)은 본딩 공정에 의해 증착된 금속층(102)에 본딩되며, 이는 번-인 공정(burn-in process)으로 지칭될 수 있다. 번-인 공정은 멤브레인(103)이 기판(101) 상의 증착된 금속층(102)으로 성장하게 할 수 있다. 이에 의해 멤브레인(103)은 기판(101) 표면 상의 표면 피크로 성장할 수 있고, 결과적으로 기판(101)에 고정될 수 있다. 양태는 또한 증착된 금속층(102) 상에 유사하게 배치되는 팔라듐 합금 멤브레인(103) 및 본딩 공정에 의해 증착된 금속층(102)에 유사하게 본딩되는 팔라듐 합금 멤브레인(103)을 포함한다. In Figure 1C, the palladium membrane 103 is placed on the deposited metal layer 102 and the palladium membrane 103 is bonded to the deposited metal layer 102 by a bonding process, which is a burn-in process. ) can be referred to as. The burn-in process may cause the membrane 103 to grow into the deposited metal layer 102 on the substrate 101. This allows the membrane 103 to grow into surface peaks on the surface of the substrate 101 and, as a result, to be fixed to the substrate 101 . Embodiments also include a palladium alloy membrane 103 similarly disposed on a deposited metal layer 102 and a palladium alloy membrane 103 similarly bonded to the deposited metal layer 102 by a bonding process.

양태들에 따른 멤브레인(103)은 두께가 10 마이크로미터 미만일 수 있다. 즉, 멤브레인(103)의 평면에 직교하는 거리에서 멤브레인(103)의 평면 주요 표면은 서로 10 마이크로미터 미만으로 떨어져 있다. 멤브레인(103)은 바람직하게는 0.2 내지 5 마이크로미터의 두께, 보다 바람직하게는 1 내지 4 마이크로미터의 두께이다.Membrane 103 according to aspects may be less than 10 micrometers thick. That is, at a distance perpendicular to the plane of the membrane 103, the planar major surfaces of the membrane 103 are less than 10 micrometers apart from each other. Membrane 103 is preferably 0.2 to 5 micrometers thick, more preferably 1 to 4 micrometers thick.

양태에 따른 멤브레인(103)은 실질적으로 팔라듐만으로 이루어질 수 있다. 대안적으로, 멤브레인(103)은 팔라듐 및 팔라듐 이외의 다른 금속을 하나 이상 포함할 수 있다.Membrane 103 according to embodiments may be comprised substantially entirely of palladium. Alternatively, membrane 103 may include one or more palladium and metals other than palladium.

멤브레인(103)의 조성은 그 중량의 15% 내지 40%가 은이고 나머지 중량이 팔라듐인 것이 바람직하다. 바람직하게는, 멤브레인(103)의 조성은 그 중량의 1/5 내지 1/3이 은이고 나머지는 팔라듐인 것이다. 보다 바람직하게는, 멤브레인(103)의 조성은 그 중량의 77%가 팔라듐이고 그 중량의 23%가 은이다.The composition of the membrane 103 is preferably such that 15% to 40% of the weight is silver and the remaining weight is palladium. Preferably, the composition of the membrane 103 is such that 1/5 to 1/3 of its weight is silver and the remainder is palladium. More preferably, the composition of the membrane 103 is 77% by weight palladium and 23% by weight silver.

멤브레인(103)은 팔라듐, 은 및 금속 X 및/또는 금속 Y를 포함할 수 있으며, 이때 금속 X는 금속 Y와 상이하고, 금속 X 및 금속 Y는 모두 팔라듐 및 은 이외의 다른 금속이다. Membrane 103 may include palladium, silver, and metal X and/or metal Y, where metal X is different from metal Y, and metal X and metal Y are both metals other than palladium and silver.

멤브레인(103)을 증착된 금속층(102)에 본딩하기 위한 번-인 공정의 가장 적절한 조건은, 증착된 금속층(102)의 조성 및 멤브레인(103)의 조성 모두에 따라 달라질 수 있다. The most appropriate conditions for the burn-in process for bonding the membrane 103 to the deposited metal layer 102 may vary depending on both the composition of the deposited metal layer 102 and the composition of the membrane 103.

번-인 공정의 적절한 조건은 제1 양태에 따라 이하 설명된다. 제1 양태에서, 증착된 금속층(102)은 팔라듐이거나 팔라듐을 포함하고, 멤브레인(103)은 팔라듐이거나 팔라듐을 포함한다. Suitable conditions for the burn-in process are described below according to the first aspect. In a first aspect, deposited metal layer 102 is palladium or includes palladium and membrane 103 is palladium or includes palladium.

번-인 공정은 최대 약 350시간 동안 지속될 수 있으며, 바람직하게는 번-인 공정은 최대 약 14일 동안 지속되며, 바람직하게는 번-인 공정은 약 24시간 미만 동안 지속되며, 보다 바람직하게는 번-인 공정은 약 1 내지 약 12시간 동안 지속되며, 바람직하게는 번-인 공정은 약 6 내지 약 8시간 동안 지속된다. 번-인 공정은 약 1시간 동안 지속될 수 있다. 번-인 공정은 약 1분 내지 약 350시간, 또는 약 10분 내지 약 24시간, 또는 약 30분 내지 약 1시간 동안 지속될 수 있다. The burn-in process may last for up to about 350 hours, preferably the burn-in process lasts for up to about 14 days, preferably the burn-in process lasts for less than about 24 hours, more preferably The burn-in process lasts for about 1 to about 12 hours, preferably the burn-in process lasts for about 6 to about 8 hours. The burn-in process can last for approximately 1 hour. The burn-in process may last from about 1 minute to about 350 hours, or from about 10 minutes to about 24 hours, or from about 30 minutes to about 1 hour.

번-인 공정은 밀폐된 환경에서 열과 압력을 가하는 단계를 포함할 수 있다. 번-인 공정은 바람직하게는 최대 약 650℃ 또는 그 이상, 바람직하게는 약 200℃ 내지 500℃, 바람직하게는 약 300℃ 내지 450℃, 보다 바람직하게는 약 380℃ 내지 약 480℃, 보다 바람직하게는 약 400℃ 내지 450℃ 사이의 낮은 말단에 있다. 번-인 공정은 바람직하게는 약 1 내지 약 30 barg, 바람직하게는 약 5 내지 약 20 barg, 보다 바람직하게는 5 barg의 압력에서 수행된다. 번-인 공정의 공정 시간은 가해지는 온도와 상관관계가 있을 수 있다. 예를 들어, 가해지는 온도가 더 높으면 더 짧은 공정 시간으로도 충분할 수 있다. 번-인 공정에서 가해지는 압력은 가해지는 가스 압력일 수 있다. 가해지는 압력은 대안적으로 기계적으로 가해지는 압력일 수 있다. 피스톤(또는 다른 장치/표면)은 예를 들어 압력을 행사하기 위해 멤브레인을 누를 수 있다. 예를 들어, 피스톤은 약 2000 kN/m2의 압력을 가할 수 있다. The burn-in process may include applying heat and pressure in a sealed environment. The burn-in process is preferably carried out at up to about 650°C or higher, preferably at about 200°C to 500°C, preferably at about 300°C to 450°C, more preferably at about 380°C to about 480°C, more preferably Typically on the low end, between about 400°C and 450°C. The burn-in process is preferably performed at a pressure of about 1 to about 30 barg, preferably about 5 to about 20 barg, more preferably 5 barg. The process time of the burn-in process may be correlated to the applied temperature. For example, if the applied temperature is higher, a shorter process time may be sufficient. The pressure applied in the burn-in process may be the applied gas pressure. The pressure applied may alternatively be a mechanically applied pressure. A piston (or other device/surface) may press against the membrane to exert pressure, for example. For example, a piston can exert a pressure of approximately 2000 kN/m 2 .

번-인 공정은 수소 가스를 포함하는 밀폐된 환경에서 수행될 수 있다. 밀폐된 환경은 약 10 내지 약 80 부피%의 수소 가스(따라서 70 부피%의 수소 가스가 있을 수 있다), 바람직하게는 약 20 내지 약 70 부피%의 수소 가스를 포함할 수 있고, 보다 바람직하게는 약 40 부피%의 수소 가스를 있을 수 있다. 밀폐된 환경에서 나머지 가스는 불활성 가스일 수 있으며 바람직하게는 질소 가스이지만 아르곤과 같은 다른 불활성 가스일 수 있다. The burn-in process can be performed in a closed environment containing hydrogen gas. The sealed environment may contain from about 10 to about 80 vol. % hydrogen gas (so there may be 70 vol. % hydrogen gas), preferably from about 20 to about 70 vol. % hydrogen gas, and more preferably may contain about 40% by volume of hydrogen gas. In a sealed environment, the remaining gas may be an inert gas, preferably nitrogen gas, but may be another inert gas such as argon.

번-인 공정의 제2 양태에서, 번-인 공정은 대안적으로 수소 가스를 포함하지 않는 밀폐된 환경에서 수행될 수 있다. 밀폐된 환경은 질소 또는 아르곤과 같은 불활성 가스만을 포함할 수 있다. 번-인 공정의 제2 양태는 번-인 공정의 제1 양태보다 더 높은 온도에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 번-인 공정의 제2 양태는 바람직하게는 최대 약 650℃의 온도에서 수행될 수 있다. In a second aspect of the burn-in process, the burn-in process may alternatively be performed in a closed environment that does not contain hydrogen gas. The sealed environment may contain only inert gases such as nitrogen or argon. The second aspect of the burn-in process may be performed at a higher temperature than the first aspect of the burn-in process. For example, the second aspect of the burn-in process may preferably be carried out at temperatures of up to about 650°C.

밀폐된 환경에서 수소를 사용하면 기판(101)과 멤브레인(103) 사이의 본딩을 향상시킬 수 있다. 그러나, 밀폐된 환경에서 불활성 가스만을 사용하는 것의 이점은 오븐에서 기판(101) 및 멤브레인(103)을 가열하기에 더 안전할 수 있다는 점이다. Using hydrogen in a sealed environment can improve bonding between the substrate 101 and the membrane 103. However, the advantage of using only inert gas in a sealed environment is that it may be safer to heat the substrate 101 and membrane 103 in the oven.

번-인 공정은 공지된 기술이 사용될 때 달성되는 것보다 기판(101)에 대한 멤브레인(103)의 더 안전한 부착을 보장할 수 있다. 따라서 양태에 따라 기판에 부착된 멤브레인을 포함하는 멤브레인 배열체는 공지된 기술에 따라 제조된 멤브레인 배열체보다 더 강건할 수 있다. The burn-in process can ensure a more secure attachment of the membrane 103 to the substrate 101 than is achieved when known techniques are used. Accordingly, depending on the embodiment, a membrane arrangement comprising a membrane attached to a substrate may be more robust than a membrane arrangement manufactured according to known techniques.

양태의 멤브레인 부착 기술이 팔라듐 멤브레인(103)과 관련하여 전술되었지만, 양태는 또한 팔라듐 이외의 다른 금속을 실질적으로 포함하는 멤브레인(103)을 포함한다. 예를 들어, 알루미늄 멤브레인(103)을 기판에 부착하기 위해 양태가 사용될 수 있다. Although embodiments of membrane attachment techniques have been described above with respect to palladium membranes 103, embodiments also include membranes 103 substantially comprising other metals other than palladium. For example, the aspect may be used to attach aluminum membrane 103 to a substrate.

양태의 멤브레인 부착 기술이 증착된 금속층(102)이 팔라듐이거나 팔라듐을 포함하는 것과 관련하여 전술되었지만, 증착된 금속층(102)은 팔라듐 대신에 또는 팔라듐에 추가로 은, 구리 및/또는 니켈과 같은 다른 금속을 포함할 수 있다. 이는 팔라듐이 그 자체가 아닌 다른 물질로 성장할 수 있기 때문이다. 특히, 팔라듐은 은, 구리, 니켈, 다른 금속 및 이들의 합금으로 성장할 수 있다. 따라서 증착된 금속층(102)은 멤브레인(103)과 동일한 금속(들) 및/또는 상이한 금속(들)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 양태에서 증착된 금속층(102)은 은, 구리 및/또는 니켈일 수 있고 멤브레인(103)은 팔라듐일 수 있다. 양태는 또한 팔라듐 멤브레인이 아닌 멤브레인(103) 및 팔라듐을 포함하지 않는 증착된 금속층(102)을 포함한다. Although embodiments of the membrane attachment technique have been described above with respect to the deposited metal layer 102 being palladium or comprising palladium, the deposited metal layer 102 may also contain other metals such as silver, copper and/or nickel instead of or in addition to palladium. May contain metal. This is because palladium can grow into substances other than itself. In particular, palladium can be grown with silver, copper, nickel, other metals and their alloys. Accordingly, the deposited metal layer 102 may include the same metal(s) and/or a different metal(s) as the membrane 103. For example, in an embodiment the deposited metal layer 102 may be silver, copper and/or nickel and the membrane 103 may be palladium. Embodiments also include a non-palladium membrane (103) and a deposited metal layer (102) that does not include palladium.

다른 양태에 따르면, 증착된 금속층(102)은 구리이거나 구리를 포함하고, 멤브레인(103)은 팔라듐이거나 팔라듐을 포함한다. 본 양태에서, 증착된 금속층(102)의 두께는 약 0.01 내지 1 마이크로미터의 범위일 수 있으며, 바람직하게는 약 0.25 마이크로미터, 보다 바람직하게는 약 0.1 마이크로미터이다. 본 양태의 번-인 공정의 적절한 온도는 350℃내지 450℃의 범위이며, 바람직하게는 온도는 440℃, 보다 바람직하게는 온도는 400℃이다. 본 양태의 번-인 공정의 지속 시간은 최대 24시간일 수 있으며, 바람직하게는 6 내지 8시간이다. 본 양태의 번-인 공정의 압력은 약 5 내지 20 barg일 수 있으며, 바람직하게는 5 barg이다. 번-인 공정은 실질적으로 질소 가스 또는 아르곤 가스와 같은 불활성 가스만을 포함하는 밀폐된 환경에서 수행될 수 있다. According to another embodiment, deposited metal layer 102 is copper or includes copper and membrane 103 is palladium or includes palladium. In this aspect, the thickness of the deposited metal layer 102 may range from about 0.01 to 1 micrometer, preferably about 0.25 micrometer, and more preferably about 0.1 micrometer. The appropriate temperature for the burn-in process of this embodiment is in the range of 350°C to 450°C, preferably 440°C, more preferably 400°C. The duration of the burn-in process of this embodiment can be up to 24 hours, and is preferably 6 to 8 hours. The pressure of the burn-in process of this embodiment may be about 5 to 20 barg, and is preferably 5 barg. The burn-in process can be performed in a sealed environment containing substantially only an inert gas such as nitrogen gas or argon gas.

다른 양태에 따르면, 증착된 금속층(102)은 은이거나 은을 포함하고, 멤브레인(103)은 팔라듐이거나 팔라듐을 포함한다. 본 양태에서, 증착된 금속층(102)의 두께는 약 0.01 내지 1 마이크로미터의 범위 수 있으며, 바람직하게는 약 0.25 마이크로미터, 보다 바람직하게는 약 0.1 마이크로미터이다. 본 양태에서 번-인 공정의 조건은 증착된 금속층(102)이 구리이거나 구리를 포함하는 경우에 상기 기재된 것과 같을 수 있다. 대안적으로, 본 양태의 조건은 더 낮은 번-인 온도가 사용됨으로써 상이할 수 있다. According to another embodiment, the deposited metal layer 102 is silver or includes silver and the membrane 103 is palladium or includes palladium. In this aspect, the thickness of the deposited metal layer 102 may range from about 0.01 to 1 micrometer, preferably about 0.25 micrometer, and more preferably about 0.1 micrometer. The conditions of the burn-in process in this aspect may be as described above when the deposited metal layer 102 is copper or includes copper. Alternatively, the conditions of this aspect may be different such that a lower burn-in temperature is used.

다른 양태에 따르면, 증착된 금속층(102)은 니켈이거나 니켈을 포함하고, 멤브레인(103)은 팔라듐이거나 팔라듐을 포함한다. 본 양태에서, 증착된 금속층(102)의 두께는 약 0.01 내지 1 마이크로미터의 범위일 수 있으며, 바람직하게는 약 0.25 마이크로미터, 보다 바람직하게는 약 0.1 마이크로미터이다. 본 양태에서 번-인 공정의 조건은 증착된 금속층(102)이 구리이거나 구리를 포함하는 경우에 상기 기재된 것과 같을 수 있다. 대안적으로, 본 양태의 조건은 더 낮은 번-인 온도가 사용됨으로써 상이할 수 있다. According to another embodiment, the deposited metal layer 102 is or includes nickel and the membrane 103 is or includes palladium. In this aspect, the thickness of the deposited metal layer 102 may range from about 0.01 to 1 micrometer, preferably about 0.25 micrometer, and more preferably about 0.1 micrometer. The conditions of the burn-in process in this aspect may be as described above when the deposited metal layer 102 is copper or includes copper. Alternatively, the conditions of this aspect may be different such that a lower burn-in temperature is used.

도 2는 양태에 따른 멤브레인 배열체(200)를 도시한다. 멤브레인 배열체(200)는 기판(101) 및 도 1과 관련하여 전술한 멤브레인 부착 기술에 의해 기판(101)에 고정된 멤브레인(103)을 포함한다. Figure 2 shows a membrane arrangement 200 according to an embodiment. Membrane arrangement 200 includes a substrate 101 and a membrane 103 secured to the substrate 101 by the membrane attachment technique described above with respect to FIG. 1 .

양태에 따른 멤브레인 배열체(200)는 가스 혼합물로부터 하나 이상의 가스를 분리하는 데 사용될 수 있다. 멤브레인(103)은 적어도 하나의 가스가 이를 통과할 수 있는 반면에, 가스 혼합물 중의 하나 이상의 다른 가스는 통과할 수 없다는 특성을 갖는다. Membrane arrangement 200 according to aspects may be used to separate one or more gases from a gas mixture. The membrane 103 has the property that at least one gas can pass through it, while at least one other gas in the gas mixture cannot pass through it.

양태에 따른 멤브레인 부착 기술은 기판(101)에 대한 얇은 멤브레인(103)의 안전한 부착을 가능하게 하므로, 양태에 따른 멤브레인 배열체(200)는 신뢰할 수 있고 누출 없이 멤브레인(103)을 통과하는 가스의 높은 전달률을 지원할 수 있다. The membrane attachment technology according to the aspect enables secure attachment of the thin membrane 103 to the substrate 101, so that the membrane arrangement 200 according to the aspect is reliable and leak-free in preventing gases from passing through the membrane 103. Can support high delivery rates.

일 양태에서, 멤브레인 배열체(200)는 합성 가스로부터 수소 가스를 분리하는 데 사용될 수 있다. 수성 가스 전환 반응이 합성 가스에서 수행되었을 수 있으므로 합성 가스에 대한 언급은 수소와, 일산화탄소, 이산화탄소, 증기 및 메탄과 같은 다른 가스 중 하나 이상을 포함하는 임의의 가스 혼합물로 이해되어야 한다. 양태는 실질적으로 이산화탄소와 수소만의 혼합물인 가스 혼합물을 포함한다.In one aspect, membrane arrangement 200 can be used to separate hydrogen gas from synthesis gas. Since the water-gas shift reaction may have been carried out on synthesis gas, reference to synthesis gas should be understood as any gas mixture comprising hydrogen and one or more of other gases such as carbon monoxide, carbon dioxide, steam and methane. Embodiments include a gas mixture that is substantially a mixture of carbon dioxide and hydrogen only.

팔라듐 멤브레인을 포함하는 멤브레인 배열체(200)는 합성 가스로부터 수소 가스를 분리하는 데 특히 적합할 수 있다. 따라서, 수소 및 일산화탄소 및/또는 이산화탄소의 혼합물로부터 수소를 분리할 수 있다. 팔라듐 멤브레인을 포함하는 멤브레인 배열체(200)는 더 일반적으로 수소 가스와 다른 가스의 임의의 혼합물로부터 수소 가스를 분리하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 팔라듐 멤브레인을 포함하는 멤브레인 배열체(200)는 수소와 메탄의 혼합물, 수소와 이산화탄소의 혼합물, 또는 수소와 질소의 혼합물로부터 수소를 분리하는 데 사용될 수 있다. Membrane arrangement 200 comprising a palladium membrane may be particularly suitable for separating hydrogen gas from synthesis gas. Accordingly, it is possible to separate hydrogen from a mixture of hydrogen and carbon monoxide and/or carbon dioxide. Membrane arrangement 200 comprising a palladium membrane may be used more generally to separate hydrogen gas from any mixture of hydrogen gas and other gases. For example, membrane arrangement 200 comprising a palladium membrane can be used to separate hydrogen from a mixture of hydrogen and methane, a mixture of hydrogen and carbon dioxide, or a mixture of hydrogen and nitrogen.

팔라듐 멤브레인 이외의 멤브레인을 포함하는 멤브레인 배열체는 가스 혼합물로부터 수소와 다른 가스를 분리하는 데 특히 적합할 수 있다. 따라서 양태는 가스 혼합물로부터 멤브레인을 통해 흐를 수 있는 임의의 하나 이상의 가스를 분리하는 데 사용될 수 있다.Membrane arrangements comprising membranes other than palladium membranes may be particularly suitable for separating hydrogen and other gases from gas mixtures. Thus the embodiment can be used to separate any one or more gases that can flow through the membrane from a gas mixture.

양태는 기판(101)의 평면 표면 상에 고정된 평면 멤브레인(103)을 포함하는 멤브레인 배열체(200)로 설명되었다. 이것이 양태의 바람직한 구현이지만, 양태는 또한 기판(101)의 관형 표면 상에 고정된 관형 멤브레인(103)을 갖는 멤브레인 배열체(200)를 포함한다. 멤브레인 배열체(200)는 관형 또는 원통형 구조를 갖지만 그렇지 않으면 실질적으로 평면 멤브레인에 대해 전술한 바와 같을 수 있다. An embodiment has been described as a membrane arrangement (200) comprising a planar membrane (103) secured on a planar surface of a substrate (101). Although this is a preferred implementation of the aspect, the aspect also includes a membrane arrangement 200 having a tubular membrane 103 secured on a tubular surface of the substrate 101. Membrane arrangement 200 may have a tubular or cylindrical structure but is otherwise substantially as described above for planar membranes.

멤브레인 배열체(200)는 임의의 적합한 형상, 예를 들어 정사각형 평면, 원형 평면, 환형 평면 또는 직사각형 평면을 가질 수 있다.The membrane arrangement 200 may have any suitable shape, for example a square plan, a circular plan, an annular plan, or a rectangular plan.

양태들에 따른 멤브레인 배열체(200)에서, 멤브레인(103)은 증착된 금속층(102)으로의 번-인 공정을 통해 기판(101)에 직접 본딩된다. 이는 멤브레인을 통과할 때 수소(또는 분리될 다른 가스)의 운송 거리 및 운송 저항을 최소화한다. 따라서 가스 전달 속도 및 그에 따른 가스 분리 속도가 증가할 수 있다.In the membrane arrangement 200 according to aspects, the membrane 103 is bonded directly to the substrate 101 through a burn-in process with the deposited metal layer 102. This minimizes the transport distance and transport resistance of hydrogen (or other gases to be separated) when passing through the membrane. Therefore, the gas transfer rate and therefore the gas separation rate can be increased.

도 3은 WO 2020/012018 A1에 개시된 바와 같은 분리 장치(500)의 일부의 단면도이며, 그 전체가 본 명세서에 참조로 포함된다. 분리 장치(500)는 전술한 양태의 기술에 따라 멤브레인이 기판에 고정되는 멤브레인 배열체를 포함할 수 있다.Figure 3 is a cross-sectional view of part of a separation device 500 as disclosed in WO 2020/012018 A1, which is incorporated herein by reference in its entirety. Separation device 500 may include a membrane arrangement in which the membrane is secured to a substrate according to the above-described aspects of the technology.

도 3의 분리 장치(500)는 합성 가스로부터의 수소 분리의 예시적인 응용에서 설명될 것이다. 도 3의 큰 화살표의 텍스트에 의해 도시된 바와 같이, 양태는 실질적으로 이산화탄소와 수소만의 혼합물인 입력 가스 혼합물을 포함한다. 제1 배출물은 실질적으로 이산화탄소만의 스트림일 수 있다. 제1 배출물과 별개인 제2 배출물은 실질적으로 수소만의 스트림일 수 있다.Separation device 500 of FIG. 3 will be described in the example application of hydrogen separation from synthesis gas. As shown by the text of the large arrow in Figure 3, the embodiment includes an input gas mixture that is substantially a mixture of carbon dioxide and hydrogen only. The first emission may be substantially a stream of carbon dioxide only. The second effluent, separate from the first effluent, may be substantially a stream of hydrogen only.

분리 장치(500)는 복수의 제1 채널(302)들 및 복수의 제2 채널(304)들을 포함한다. 각각의 제1 채널(302)은 제1 채널(302)의 벽인 평면 멤브레인(103) 사이에 형성된다. 하나 이상의 평면 멤브레인(103)은 도 1a 내지 도 1c와 관련하여 기재된 멤브레인 부착 기술에 따라 각각의 기판(101)에 고정된다. 따라서, 한 쌍 이상의 평면 멤브레인(102) 및 각각의 기판(101)은 양태에 따른 멤브레인 배열체(200)를 형성한다. Separation device 500 includes a plurality of first channels 302 and a plurality of second channels 304. Each first channel 302 is formed between a planar membrane 103, which is the wall of the first channel 302. One or more planar membranes 103 are secured to each substrate 101 according to the membrane attachment technique described with respect to FIGS. 1A-1C. Accordingly, one or more pairs of planar membranes 102 and each substrate 101 form a membrane arrangement 200 according to an aspect.

각각의 기판(101)은 멤브레인(103)으로부터 기판(101)의 다른 면 상의 스틸 메쉬(steel mash) 상에 형성된다. 메쉬는 복수의 제2 채널(304)들 각각의 안에 제공된다. 수소는 멤브레인(103)을 통과할 수 있고, 기판(101)를 통과할 수 있고 각각의 제2 채널(304)을 따라 흐를 수 있는데, 이는 메쉬 구조가 수소용 가스 흐름 경로를 포함하기 때문이다. 각각의 제1 채널(302)로 입력(input)되는 가스는 합성 가스이다. 각각의 제1 채널(302)로부터 배출되는 가스는 본 명세서 잔류 가스(retentate gas)로 지칭된다. 잔류 가스는, 입력 합성 가스 중 수소의 일부 또는 전부가 멤브레인(103)을 통과한 후, 제1 채널(302)로 입력된 합성 가스의 나머지 내용물이다. 제2 채널(304)로부터의 배출 가스는 멤브레인(103)을 통과한 수소를 포함한다. 각각의 제1 채널(302)은 채널의 하나의 말단에 합성 가스용 유입구(305)를 갖고 제1 채널(302)의 다른 말단에 잔류물용 유출구(306)를 갖는다. Each substrate 101 is formed from the membrane 103 on a steel mesh on the other side of the substrate 101. A mesh is provided within each of the plurality of second channels 304. Hydrogen can pass through the membrane 103, through the substrate 101 and along each second channel 304 because the mesh structure includes a gas flow path for the hydrogen. The gas input to each first channel 302 is synthetic gas. The gas discharged from each first channel 302 is referred to herein as retentate gas. The residual gas is the remaining content of the synthesis gas input to the first channel 302 after some or all of the hydrogen in the input synthesis gas passes through the membrane 103. The exhaust gas from the second channel 304 contains hydrogen that has passed through the membrane 103. Each first channel 302 has an inlet 305 for syngas at one end of the channel and an outlet 306 for retentate at the other end of the first channel 302.

각각의 제2 채널(304)의 적어도 하나의 말단은 수소용 유출구(307)이다. 양태는 또한 수소용 유출구인 제2 채널(304)의 하나 초과의 말단을 포함한다. 사용 시, 합성 가스는 하나 이상의 제1 채널(302)의 유입구에 제공되고 이들 각각의 제1 채널(302)을 통해 각각의 제1 채널(302)의 유출구를 향하여 통과한다. 합성 가스가 각각의 제1 채널(302)을 통과할 때, 합성 가스 중 수소는 채널의 평면 멤브레인(103) 벽을 통과한다. 각각의 제1 채널(302)의 유출구를 통과하는 잔류 가스는 멤브레인(103)을 통과하는 수소로 인해 제1 채널(302)의 유입구에서 합성 가스보다 낮은 수소 농도를 갖는다. 바람직하게는, 각각의 제1 채널(302)의 유출구를 통과하는 가스에는 실질적으로 수소가 존재하지 않는다. 멤브레인(103)을 통과하는 수소는 기판(101)을 통과하여 제2 채널(304) 중 하나로 들어가고 제2 채널(304)의 유출구(307) 밖으로 나온다.At least one end of each second channel 304 is an outlet 307 for hydrogen. The embodiment also includes more than one end of the second channel 304 that is an outlet for hydrogen. In use, syngas is provided to the inlet of one or more first channels 302 and passes through each of these first channels 302 toward the outlet of each first channel 302. As the synthesis gas passes through each first channel 302, the hydrogen in the synthesis gas passes through the planar membrane 103 wall of the channel. The residual gas passing the outlet of each first channel 302 has a lower hydrogen concentration than the synthesis gas at the inlet of the first channel 302 due to hydrogen passing through the membrane 103. Preferably, the gas passing through the outlet of each first channel 302 is substantially free of hydrogen. Hydrogen passing through the membrane 103 passes through the substrate 101 into one of the second channels 304 and out of the outlet 307 of the second channel 304.

앞서 기재된 바와 같이, 도 3의 가스 분리 장치에서 멤브레인 및 각각의 기판의 하나 이상의 쌍은 양태에 따른 멤브레인 배열체(200)일 수 있다. 이는 멤브레인 배열체의 누출 위험을 줄이고 멤브레인이 기판으로부터 분리될 위험을 줄여 멤브레인 배열체의 수명을 늘린다. As previously described, one or more pairs of membranes and respective substrates in the gas separation device of FIG. 3 may be a membrane arrangement 200 according to an aspect. This reduces the risk of leakage of the membrane array and increases the lifespan of the membrane array by reducing the risk of the membrane detaching from the substrate.

양태에 따른 멤브레인 배열체(200)는 도 3의 분리 장치(500)와 다른 구조를 갖는 가스 분리 장치에 사용될 수 있음을 이해해야 한다. 양태에 따른 멤브레인 배열체는 단 하나의 제1 채널(302) 및/또는 단 하나의 제2 채널(304)을 포함하는 가스 분리 장치에 사용될 수 있다. 양태에 따른 멤브레인 배열체는 메쉬(304)를 포함하지 않는 가스 분리 장치에 사용될 수 있다. It should be understood that the membrane arrangement 200 according to the embodiment may be used in a gas separation device having a structure different from the separation device 500 of FIG. 3. Membrane arrangements according to aspects may be used in gas separation devices that include only one first channel (302) and/or only one second channel (304). Membrane arrangements according to aspects may be used in gas separation devices that do not include mesh 304.

도 4a 및 도 4b는 WO 2020/012018 A1에 개시된 바와 같이 분리 장치(500)의 단일 가스 분리부(400)의 구현의 일부를 도시한다. 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 가스 분리부(400)은 도 3을 참조하여 이전에 기술된 바와 같은 구조의 일부를 제공한다. 각각의 가스 분리부(400)은 2개의 평면 멤브레인(103)을 포함하고 각각의 평면 멤브레인(103)은 기판(101)의 측면에 제공된다. 하나 이상의 멤브레인(103)은 멤브레인 배열체(200)를 형성하기 위하여, 양태들에 따른 멤브레인 부착 기술에 의해 각각의 기판(101)에 부착된다. 각각의 기판(101)의 다른 측면은 스틸 메쉬로 연결된다. 메쉬는 수소를 수집하기 위하여 멤브레인들(103) 사이의 제2 채널(304)을 정의한다. 4a and 4b show part of an implementation of a single gas separation part 400 of a separation device 500 as disclosed in WO 2020/012018 A1. As shown in FIGS. 4A and 4B, gas separator 400 provides part of the structure as previously described with reference to FIG. 3. Each gas separator 400 includes two planar membranes 103 and each planar membrane 103 is provided on a side of the substrate 101 . One or more membranes 103 are attached to each substrate 101 by a membrane attachment technique according to aspects to form a membrane arrangement 200 . The other side of each substrate 101 is connected with a steel mesh. The mesh defines a second channel 304 between the membranes 103 to collect hydrogen.

각각의 가스 분리부(300)은 수소 프레임(frame)(401)을 포함할 수 있다. 수소 프레임(401)은 메쉬를 위한 구조적 지지를 제공한다. 메쉬는 멤브레인 배열체(200)를 지지한다.Each gas separation unit 300 may include a hydrogen frame 401. Hydrogen frame 401 provides structural support for the mesh. The mesh supports the membrane arrangement 200.

도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 가스킷(gasket)(303)이 제공될 수 있다. 가스킷(303)은 가스 시일(seal)일 수 있다. 가스킷(303)은 각각의 멤브레인(103)의 모든 가장자리(edge)를 덮도록 제공되어, 제1 채널(302) 내의 가스가 멤브레인(103)의 말단 주위에서 제2 채널(304)로, 또는 그 반대로 흐르는 것을 방지한다. 그러므로 제1 채널(302)과 제2 채널(304) 사이의 유일한 가스 흐름은 멤브레인(103)의 가장자리 주위가 아니라 멤브레인(103)을 통과한 가스이다. As shown in FIGS. 4A and 4B, a gasket 303 may be provided. Gasket 303 may be a gas seal. A gasket 303 is provided to cover all edges of each membrane 103 to allow gas in the first channel 302 to flow around the end of the membrane 103 into the second channel 304 or thereabouts. Prevents reverse flow. Therefore, the only gas flow between the first channel 302 and the second channel 304 is through the membrane 103 and not around the edges of the membrane 103.

도 4c는 하나가 다른 하나의 상부에 적층된 2개의 가스 분리부(400)을 도시한다. Figure 4c shows two gas separators 400 stacked one on top of the other.

인접한 가스 분리부(400) 사이에 임의의 원하지 않는 가스 흐름 경로를 방지하기 위해 가스 기밀 시일(gas tight seal), 예를 들어 폴리머릭 시일(polymeric seal)/고무 시일(rubber seal)이 제공될 수 있다. A gas tight seal, for example a polymeric seal/rubber seal, may be provided to prevent any unwanted gas flow paths between adjacent gas separators 400. there is.

도 5는 양태에 따른 가스 분리 장치(500)의 일부를 도시한다. 양태에 따른 분리 장치(500)는 바람직하게는 복수의 가스 분리부(400)들을 포함한다. 5 shows a portion of a gas separation device 500 according to an aspect. The separation device 500 according to the aspect preferably includes a plurality of gas separation units 400.

복수의 가스 분리부(400)들의 세그먼트 형상 홀(segment shaped hole)은 가스 분리부(400)의 적층을 통해 4개의 유입/유출 채널(501, 502, 503, 504)을 형성하도록 정렬될 수 있다. 각각의 유입/유출 채널(501, 502, 503, 504)은 분리 장치(500)의 적어도 하나의 입력 또는 배출 포트(port)와 유체 소통할 수 있다. 그러므로 유입/유출 채널은 입력 합성 가스, 배출 수소 및 배출 잔류 가스용 흐름 경로를 제공할 수 있다. The segment shaped holes of the plurality of gas separation units 400 may be aligned to form four inlet/outflow channels 501, 502, 503, and 504 through stacking of the gas separation units 400. . Each inlet/outlet channel 501 , 502 , 503 , 504 may be in fluid communication with at least one input or outlet port of separation device 500 . The inlet/outlet channels can therefore provide flow paths for input syngas, outlet hydrogen and outlet residual gas.

예를 들어, 채널(502)은 합성 가스용 입력 포트로부터 합성 가스의 흐름 경로를 제공하는 유입 채널일 수 있다. 합성 가스는 각각의 가스 분리부(400)의 평면에 직교하는 방향으로, 채널(502) 내로 그리고 채널(502)을 따라서, 및 임의의 가스 분리부(400) 내로 흐를 수 있다. 채널(503)은 잔류 가스의 흐름 경로를 잔류 가스용 배출 포트로 제공하는 유출 채널일 수 있다. 잔류 가스는 각각의 제1 채널(302)로부터 채널(503)로 흐른 다음, 각각의 가스 분리부(400)의 평면에 직교하는 방향으로, 채널(503)을 따라 배출 포트로 흐른다. For example, channel 502 may be an inlet channel that provides a flow path for synthesis gas from an input port for synthesis gas. The synthesis gas may flow into and along the channels 502 and into any of the gas separators 400 in a direction perpendicular to the plane of each gas separator 400 . Channel 503 may be an outlet channel that provides a flow path for residual gas to an exhaust port for residual gas. The residual gas flows from each first channel 302 to the channel 503 and then flows along the channel 503 to the discharge port in a direction perpendicular to the plane of each gas separation portion 400.

채널(501 및 504) 중 하나 또는 둘 모두는 하나 이상의 수소용 배출구들에 수소의 흐름 경로를 제공하는 수소 유출 채널일 수 있다. 수소는 각각의 제2 채널(304)로부터 채널(501 및 504) 중 적어도 하나 또는 둘 모두로 흐를 수 있고, 이어서 각각의 가스 분리부(400)의 평면에 직교하는 방향으로, 채널(501 및 504)의 하나 또는 둘 모두를 따라, 및 적어도 하나의 수소용 배출 포트로 흐를 수 있다. One or both of channels 501 and 504 may be a hydrogen outlet channel that provides a flow path for hydrogen to one or more outlets for hydrogen. Hydrogen may flow from each second channel 304 into at least one or both of channels 501 and 504 and then in a direction perpendicular to the plane of each gas separator 400, channels 501 and 504 ), and to at least one outlet port for hydrogen.

도 6은 양태들에 따른 방법을 나타내는 흐름도이다. 단계 601에서, 방법은 시작된다. 단계 603에서, 금속층이 기판의 표면 상에 증착된다. 단계 605에서, 증착된 금속층 상에 금속 멤브레인을 본딩하는 본딩 공정을 수행한다. 단계 607에서, 방법은 종료된다. 6 is a flow diagram illustrating a method according to aspects. At step 601, the method begins. At step 603, a metal layer is deposited on the surface of the substrate. In step 605, a bonding process is performed to bond the metal membrane onto the deposited metal layer. At step 607, the method ends.

본 발명은 특정한 예시적인 양태와 관련하여 설명되었지만, 첨부된 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고, 개시된 양태에 대해 당업자에게 자명한 다양한 변형, 대체 및 변경이 이루어질 수 있음을 이해해야 한다. Although the present invention has been described with respect to specific exemplary embodiments, it should be understood that various modifications, substitutions and changes may be made to the disclosed aspects without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the appended claims. .

Claims (23)

가스 분리 장치 내에서 하나 이상의 다른 가스로부터 제1 가스를 분리하기 위한 단일 층 멤브레인 구조물(membrane structure)을 형성하는 공정에서, 멤브레인을 기판(substrate)에 고정하는 방법으로서,
기판의 표면 상에 금속층을 증착하는(depositing) 단계; 및
증착된 금속층 상에 금속 멤브레인을 본딩(bonding)하는 본딩 공정을 수행하는 단계;
를 포함하는, 방법.
In the process of forming a single layer membrane structure for separating a first gas from one or more other gases in a gas separation device, a method of securing the membrane to a substrate, comprising:
Depositing a metal layer on the surface of the substrate; and
Performing a bonding process to bond a metal membrane on the deposited metal layer;
Method, including.
제1항에 있어서, 상기 증착된 금속층은 팔라듐, 은, 니켈 및/또는 구리를 포함하는 것인, 방법.
The method of claim 1 , wherein the deposited metal layer includes palladium, silver, nickel, and/or copper.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 증착된 금속층은 0.01 내지 1 마이크로미터, 바람직하게는 0.01 내지 0.50 마이크로미터, 보다 바람직하게는 약 0.1 마이크로미터 또는 약 0.5 마이크로미터의 두께를 갖는 것인, 방법.
3. The method of claim 1 or 2, wherein the deposited metal layer has a thickness of 0.01 to 1 micrometer, preferably 0.01 to 0.50 micrometer, more preferably about 0.1 micrometer or about 0.5 micrometer. method.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 멤브레인은 팔라듐 및/또는 팔라듐 합금을 포함하는 것인, 방법.
4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the metal membrane comprises palladium and/or a palladium alloy.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속층을 증착하는 단계는 스퍼터링(sputtering) 공정을 수행하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
The method of any one of claims 1 to 4, wherein depositing the metal layer includes performing a sputtering process.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 본딩 공정은 약 1분 내지 약 350시간, 바람직하게는 약 10분 내지 약 24시간, 보다 바람직하게는 약 1시간 내지 약 12시간 동안 지속되어, 상기 본딩 공정이 약 1시간, 보다 바람직하게는 약 6시간 내지 약 8시간 동안 지속될 수 있는 것인, 방법.
6. The method of any one of claims 1 to 5, wherein the bonding process lasts from about 1 minute to about 350 hours, preferably from about 10 minutes to about 24 hours, more preferably from about 1 hour to about 12 hours. Thus, the bonding process can last for about 1 hour, more preferably about 6 hours to about 8 hours.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 본딩 공정은 밀폐된 환경에서 열 및 압력을 가하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
7. The method of any one of claims 1 to 6, wherein the bonding process includes applying heat and pressure in a closed environment.
제7항에 있어서, 상기 본딩 공정에서의 가해지는 압력은 1 내지 30 barg, 바람직하게는 5 내지 20 barg, 보다 바람직하게는 5 barg인 것인, 방법.
The method according to claim 7, wherein the pressure applied in the bonding process is 1 to 30 barg, preferably 5 to 20 barg, and more preferably 5 barg.
제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 가해지는 압력은 가스 압력인 것인, 방법.
9. The method according to claim 7 or 8, wherein the applied pressure is gas pressure.
제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 가해지는 압력은 기계적으로 가해지는 압력인 것인, 방법.
The method according to claim 7 or 8, wherein the applied pressure is mechanically applied pressure.
제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밀폐된 환경은 수소 가스를 포함하는 것인, 방법.
11. The method of any one of claims 7-10, wherein the sealed environment comprises hydrogen gas.
제11항에 있어서, 상기 밀폐된 환경은 10 내지 80 부피%의 수소 가스, 바람직하게는 20 내지 70 부피%의 수소 가스, 보다 바람직하게는 40 부피%의 수소 가스를 포함하는 것인, 방법.
12. The method of claim 11, wherein the sealed environment comprises 10 to 80 vol. % hydrogen gas, preferably 20 to 70 vol. % hydrogen gas, more preferably 40 vol. % hydrogen gas.
제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밀폐된 환경은 실질적으로 질소 가스와 같은 불활성 가스만을 포함하는 것인, 방법.
11. The method of any one of claims 7-10, wherein the sealed environment contains substantially only an inert gas, such as nitrogen gas.
제7항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 증착된 금속층은 팔라듐을 포함하고;
상기 본딩 공정에서 가해지는 온도는 200℃ 내지 500℃, 바람직하게는 400℃ 내지 450℃인 것인, 방법.
According to any one of claims 7 to 13,
The deposited metal layer includes palladium;
The method wherein the temperature applied in the bonding process is 200°C to 500°C, preferably 400°C to 450°C.
제7항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 증착된 금속층은 구리, 은 또는 니켈을 포함하고;
상기 본딩 공정에서 가해지는 온도는 350℃내지 450℃, 바람직하게는 약 440 ℃인 것인, 방법.
According to any one of claims 7 to 13,
The deposited metal layer includes copper, silver or nickel;
The method wherein the temperature applied in the bonding process is 350°C to 450°C, preferably about 440°C.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 멤브레인은 팔라듐 이외의 다른 금속을 하나 이상 포함하는 것인, 방법.
16. The method of any one of claims 1 to 15, wherein the metal membrane includes one or more metals other than palladium.
제16항에 있어서, 상기 금속 멤브레인은 은을 포함하고;
바람직하게는, 상기 금속 멤브레인은 15 중량% 내지 40중량%의 은이고, 실질적으로 상기 금속 멤브레인의 나머지는 팔라듐이며;
보다 바람직하게는, 상기 금속 멤브레인은 약 77 중량%의 팔라듐 및 약 23 중량%의 은인 것인, 방법.
17. The metal membrane of claim 16, wherein the metal membrane comprises silver;
Preferably, the metal membrane is 15% to 40% silver by weight and substantially the remainder of the metal membrane is palladium;
More preferably, the metal membrane is about 77% palladium and about 23% silver by weight.
제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 멤브레인은 10 마이크로미터 미만, 바람직하게는 0.2 내지 5 마이크로미터, 보다 바람직하게는 1 내지 4 마이크로미터의 두께를 갖는 것인, 방법.
18. The method according to any one of claims 1 to 17, wherein the metal membrane has a thickness of less than 10 micrometers, preferably between 0.2 and 5 micrometers, more preferably between 1 and 4 micrometers.
기판에 고정된 금속 멤브레인을 포함하는 멤브레인 배열체(membrane arrangement)로서,
상기 금속 멤브레인은, 가스 분리 장치 내에서 하나 이상의 다른 가스로부터 제1 가스를 분리하기 위한 단일 층 멤브레인 구조물에 의해 포함되어지고,
상기 멤브레인 배열체의 제조는 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 포함하는 것인, 멤브레인 배열체.
A membrane arrangement comprising a metal membrane secured to a substrate,
wherein the metal membrane is comprised by a single layer membrane structure for separating a first gas from one or more other gases within a gas separation device,
A membrane arrangement, wherein the production of the membrane arrangement comprises the method according to any one of claims 1 to 18.
제19항에 있어서, 상기 제1 가스는 수소이고 상기 하나 이상의 다른 가스는 질소, 메탄, 일산화탄소 및/또는 이산화탄소를 포함하는 것인, 멤브레인 배열체.
20. The membrane arrangement of claim 19, wherein the first gas is hydrogen and the one or more other gases include nitrogen, methane, carbon monoxide and/or carbon dioxide.
가스 분리 장치 내에서 하나 이상의 다른 가스로부터 제1 가스를 분리하기 위한 가스 분리부(gas separation section)로서, 상기 가스 분리부는,
실질적으로 평면인, 제19항 또는 제20항에 기재된 제1 멤브레인 배열체;
실질적으로 평면인, 제19항 또는 제20항에 기재된 제2 멤브레인 배열체;를 포함하고
상기 제1 멤브레인 배열체의 기판은 제1 표면 및 제2 표면을 갖고, 이때 상기 제2 표면은 상기 제1 멤브레인 배열체의 기판의 제1 표면보다 상기 제1 멤브레인 배열체의 기판의 반대쪽에 있고;
상기 제2 멤브레인 배열체의 기판은 제1 표면 및 제2 표면을 갖고, 이때 상기 제2 표면은 상기 제2 멤브레인 배열체의 기판의 제1 표면 보다 상기 제2 멤브레인 배열체의 기판의 반대쪽에 있으며;
상기 가스 분리부는, 상기 제1 멤브레인 배열체의 기판의 제2 표면과 상기 제2 멤브레인 배열체의 기판의 제2 표면 사이에 배열된, 메쉬(mesh)를 포함하고;
이때, 상기 제1 멤브레인 배열체의 멤브레인은 상기 제1 멤브레인 배열체의 기판의 제1 표면에 고정되고;
상기 제2 멤브레인 배열체의 멤브레인은 상기 제2 멤브레인 배열체의 기판의 제1 표면에 고정되는 것인, 가스 분리부.
A gas separation section for separating a first gas from one or more other gases in a gas separation device, the gas separation section comprising:
A first membrane arrangement according to claim 19 or 20, which is substantially planar;
a second membrane arrangement according to claim 19 or 20, which is substantially planar;
The substrate of the first membrane arrangement has a first surface and a second surface, wherein the second surface is opposite the substrate of the first membrane arrangement than the first surface of the substrate of the first membrane arrangement. ;
The substrate of the second membrane arrangement has a first surface and a second surface, wherein the second surface is opposite the substrate of the second membrane arrangement than the first surface of the substrate of the second membrane arrangement. ;
the gas separation portion comprises a mesh arranged between a second surface of the substrate of the first membrane arrangement and a second surface of the substrate of the second membrane arrangement;
At this time, the membrane of the first membrane arrangement is fixed to the first surface of the substrate of the first membrane arrangement;
The gas separator, wherein the membrane of the second membrane arrangement is fixed to the first surface of the substrate of the second membrane arrangement.
하나 이상의 다른 가스로부터 제1 가스를 분리하기 위한 분리 장치로서, 상기 분리 장치는
제1 가스 및 하나 이상의 다른 가스를 포함하는 가스 혼합물을 수용하기 위한 유입구(inlet);
제21항에 기재된 복수의 가스 분리부들로서, 상기 복수의 가스 분리부들은 스택(stack)으로 배열되는 것인, 복수의 가스 분리부들;
하나 이상의 상기 가스 분리부들 내에서 멤브레인들 중 하나 이상을 통과한 제1 가스를 배출(output)하도록 배열된, 제1 유출구(outlet); 및
상기 하나 이상의 가스 분리부들 내에서 멤브레인들 중 하나 이상을 통과하지 않은 적어도 하나 이상의 다른 가스를 배출하도록 배열된, 제2 유출구;
를 포함하는, 분리 장치.
A separation device for separating a first gas from one or more other gases, the separation device comprising:
an inlet for receiving a gas mixture comprising a first gas and one or more other gases;
A plurality of gas separation units according to claim 21, wherein the plurality of gas separation units are arranged in a stack;
a first outlet arranged to output a first gas that has passed through one or more of the membranes within the one or more gas separators; and
a second outlet arranged to exhaust at least one other gas that has not passed through one or more of the membranes within the one or more gas separation portions;
Including a separation device.
제1 가스 및 하나 이상의 다른 가스를 포함하는 가스 혼합물로부터 제1 가스를 분리하는 방법으로서, 상기 방법은
상기 가스 혼합물을 제22항에 기재된 분리 장치에 공급하는 단계;
상기 분리 장치로부터 실질적으로 제1 가스만을 포함하는 제1 가스 흐름을 수용하는 단계; 및
상기 분리 장치로부터 제1 가스 이외의 다른 가스를 적어도 하나 이상 포함하는 제2 가스 흐름을 수용하는 단계;를 포함하는, 방법.
A method of separating a first gas from a gas mixture comprising the first gas and one or more other gases, the method comprising:
supplying the gas mixture to the separation device according to claim 22;
receiving a first gas stream comprising substantially only a first gas from the separation device; and
Receiving a second gas flow containing at least one gas other than the first gas from the separation device.
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